DE69110174T2 - Fernbediente Auslösevorrichtung für Zementstopfen in Unterwasserbohrlöcher. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Bohrens von Ölbohrlöchern in Unterseefeldern und ähnliches von einer Arbeitsstruktur oder einem Arbeitsgestell, das eine schwimmende oder feste Plattform irgendeiner Bauart sein kann.
• Wenn die besonders angesprochenen Techniken diejenigen sind, die off-shore-Bohrungen betreffen, sollte die Definition des Unterseebohrlochs so betrachtet werden, daß sie alle Anwendungsfälle beinhaltet, bei denen ein Bohrloch ausgehend von einer Oberfläche gebohrt werden soll, die mit einer salzigen oder nicht salzigen, stehenden oder nicht stehenden Wasserschicht bedeckt ist.
• Insbesondere beinhaltet das Ziel der Erfindung die Versorgung, Installation oder Vorrichtung, die zu betätigen ist, um das Zementieren des inneren Gehäuses eines solchen Bohrlochs zu sichern.
• Obwohl wegen der Kenntnisse von Fachleuten keine sehr genaue Beschreibung des Zementierens des inneren Gehäuses eines Bohrlochs erforderlich ist, ist jedoch daran zu erinnern, daß diese Zementiertechniken das Auswerfen eines Dichtstopfens, genannt der untere Stopfen, in ein Gehäuse beinhalten, wobei dieser Stopfen zum Reinigen und Ausschaben der Innenfläche des Gehäuses ausgebildet ist, um Bohrschlammspuren zu beseitigen und jeden Schlamm/Zementbreikontakt zu vermeiden.
• Dieses Auswerfen des unteren Stopfens beruht auf einem Druckfluidmittel, wie etwa insbesondere Zementbrei. Nach Anordnung des unteren Stopfens auf dem "Schwimmkragen" oder ähnlichem in an sich bekannter Weise perforiert der erzeugte Überdruck die Bruchmembrane des unteren Stopfens. In gleichermaßen bekannter Weise wird der sogenannte obere Stopfen in dasselbe Gehäuse ausgeworfen, so daß er durch ein Druckfluid unter Überspülung während eines anschließenden bestimmten Vorgangs vorgetrieben wird, allgemein, nachdem der Zementbrei lochabwärts gepumpt wurde.
• Die Funktion des oberen Stopfens ist es, durch den unteren Stopfen den zuvor gepumpten Zement oder ein ähnliches Produkt auszugeben, so daß er durch den ringförmigen Spalt oder "Annulus" zwischen dem inneren Gehäuse und entweder angrenzenden Formationen oder einem externen Gehäuse zurückgepumpt wird.
• Selbstverständlich ist ein solcher Prozeß schwierig in einem Unterseebohrgehäuse durchzuführen, und zwar aufgrund der Tatsache, daß der gewöhnliche Zementierkopf, der die Stopfen trägt, gewöhnlich an die Arbeitsstruktur oder das "Arbeitsge stell" angepaßt ist. Im Fall der Unterseebohrung würde ein solcher Ansatz dazu führen, daß sich beide Stopfen längs einem langen Weg zwischen dem Arbeitsgestell und dem Unterseeboden bewegen, mit allen Unannehmlichkeiten und Problemen, die solche Techniken einbringen würden.
• Um diese Unannehmlichkeiten zu reduzieren, die sich aus einem solchen Betrieb ergeben würden, wurden in der bisherigen Technik Lösungen vorgeschlagen, von denen eine auf Basis der Anmeldung EP-A 0 167 285 betrachtet werden kann.
• Bei diesen Techniken tritt das erste sogenannte äußere Gehäuse, das die Bohrung ausschalt, von dem Boden aus und trägt mittels einer Gehäuseaufhängung ein inneres Gehäuse. Der Gehäuseaufhängung folgt auch das Anbringen eines Adapters, genannt "Montagegerät", das durch das Bohrrohr durch die gesamte Wasserschicht nach oben verlängert ist, so daß er mit dem Arbeitsgestell koppelbar ist, auf dem ein Rohr ein Auslösesystem für ein oder mehrere Abwerfeinrichtungen oder Pfeile trägt.
• Das Montagegerät ermöglicht das Hängen eines oder mehrerer einander zugeordneter Stopfen in dem inneren Gehäuse, wobei die Lippen der Stopfen radial vorgespannt sind, um eine Dichtung zwischen der Umfangswand und dem inneren Gehäuse einzurichten.
• Das Auslösesystem oder der Pfeil enthält eine der Anzahl der Stopfen gleiche Anzahl von Pfeilen, die aufeinanderfolgend ausgeworfen werden können, so daß die Stopfen durch bekannte mechanische Wirkung oder solche Wirkungen aufeinanderfolgend gehaltert und ausgeworfen werden.
• Solche Techniken beinhalten eine gewisse Anzahl von Unannehmlichkeiten, von denen die wichtigsten folgende sind:
• Die Stopfen/Montagegerätanordnung muß durch Gewindeeingriff an der Gehäuseaufhängung angebracht werden. Die Umfangslippen der verschiedenen Stopfen unterliegen daher einer Reibung, die diese beschädigen kann und es ihnen gegebenenfalls unmöglich macht, ihre grundlegende Dichtungsfunktion auszuüben, und die mechanischen Belastungen können zusätzlich die Scherstifte zwischen den Stopfen brechen oder verformen.
• Damit man die Stopfen aufeinanderfolgend auswerfen kann, benötigen diese Stopfen eine rohrförmige Konstruktion derart, daß der Pfeil anschließend durch sie hindurchtreten kann. Eine solche Ausbildung beinhaltet eine komplizierte besonders teure Ausführung, die nicht nur ein Koppelmittel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stopfen und Dichtmittel zwischen diesen erfordert, sondern auch ein Auslöse- oder gegenseitiges Entriegelungsmittel durch Pfeilwirkung. Ferner müssen diese Stopfen diese komplementären Koppel- und Dichtmittel tragen, von denen jedes eine Dichtungsanordnung bildet, die die anfängliche Stopfenfunktion mit dem entsprechenden Pfeil ausüben kann.
• Die oben zitierte EP-A 0 167 285 gehört zu dieser Kategorie darin, daß sie einen Rohrabschnitt beschreibt, der in dem Gehäuse angeordnet ist. In diesem sind zwei Stopfen mit einem Nittelloch enthalten, in dem die Pfeile laufen und mit Dichtmitteln zusammenwirken.
• Diese verschiedenen Mittel sind insbesondere kompliziert und darüber hinaus spezifisch, so daß Standardstopfen, die allgemein bei Oberflächenbohrtechniken betrieben werden, nicht mit einem Unterseekopf verwendet werden können.
• Zusätzlich bleibt jeder Pfeil an den entsprechenden Stopfen angepaßt und bildet ein technisches Element mit relativ hohen Kosten, jedoch nur einer einzigen Verwendbarkeit.
• Das Vorhandensein eines Pfeils an jedem Stopfen verursacht andererseits ein Problem für den nachfolgenden Bohrvorgang, der notwendigerweise durchzuführen ist, um nach dem Zementiervorgang wieder mit dem Bohren zu beginnen.
• Diese verschiedenen Probleme tragen einen ökonomischen Aspekt darin, daß sie die Kosten einer Bohrung wesentlich erhöhen und meistens Schwierigkeiten beim Bohren erzeugen, die manchmal nicht gelöst werden können.
• Die vorliegende Erfindung zielt auf die Überwindung der obigen Unannehmlichkeiten durch Vorschlag einer neuen Auswerfvorrichtung für Zementierstopfen in Unterseeölbohrlöchern oder ähnlichem.
• Das Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die die Verwendung von Standardstopfen gemäß Oberflächenbohr- und Zementiertechniken erlaubt.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine einfache zuverlässige und stabile Vorrichtung vorzuschlagen, die mit den allgemein verwendeten technischen Mitteln der Unterseebohrung und Zementierung betrieben werden können.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die betätigt werden kann, um den ausgeworfenen Pfeil wiederzugewinnen, um die Betriebskosten einer solchen Vorrichtung wesentlich zu mindern und die nachfolgenden Stopfenbohrprobleme zu beseitigen.
• Um die obigen Ziele zu erreichen, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung dieses Typs zum fernbedienten Auswerfen ein Pfeilauslösesystem, das wenigstens einen Pfeil aufweist und an einem Bohrrohr angebracht ist, das von einem an dem inneren Gehäuse angebrachten Montagegerät ansteigt, und umfaßt einen fernbedienten Auswerfkopf, der in dem inneren Gehäuse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:
• ein Auswerfrohr, welches teilweise mit dem inneren Gehäuse in Verbindung steht und welches sich koaxial zum Bohrrohr vom Montagegerät aus nach unten erstreckt,
• einen am unteren Teil des Auswerfrohrs befestigten Korb, dessen Querschnitt kleiner als der des inneren Gehäuses ist, der am unteren Ende offen ist und wenigstens einen mit Umfangslippen versehenen Stopfen enthält, der innerhalb des Korbes durch seine radial vorgespannten Lippen in axialer Richtung stationär gehalten wird,
• eine Auswerfeinrichtung, welche innerhalb des Auswerfrohrs verschiebbar ist und eine axiale Druckstange, die mit dem Stopfen zusammenwirkt, sowie einen mit der Stange integrierten Kolben umfaßt, der im Rohr durch eine Stoppeinrichtung eingeschränkter Festigkeit axial stationär gehalten wird und für eine Axialbewegung ausgelegt ist, die durch eine Druckwirkung verursacht wird, welche infolge der Ankunft des von dem Auslösesystem kommenden Pfeils im Bereich der sich verschiebenden Auswerfeinrichtung innerhalb des Rohres über einen begrenzten Axialweg ausgeübt wird, so daß ein Ausstoßen des Stopfens aus dem Korb erfolgt.
• Verschiedene andere Kennzeichen werden aus der obigen Beschreibung ersichtlich, wenn man sie auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, die Ausführungen des Ziels der Erfindung darstellen, die nicht als einschränkende Beispiele dienen sollen.
• Figur 1 ist eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• Figur 2 ist ein schematischer Längsschnitt mit Darstellung eines der die Vorrichtung bildenden Elemente;
• Figur 3 ist ein axialer Querschnitt entlang Linie III-III von Figur 1;
• Figur 4 ist ein Längsschnitt mit Darstellung einer vergrößerten Ansicht eines Strukturdetails von Figur 3;
• Figur 5 ist ein vergrößerter Teilla..ngsschnitt entlang Linie V- V von Figur 4.
• Figuren 6 bis 9 sind Längsschnitte mit Darstellung in reduziertem Maßstab von vier einzelnen Betriebsphasen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Figur 1 zeigt schematisch das Anwendungsgebiet des Gegenstands der Erfindung. Dieses Gebiet beinhaltet das Bohren und Zementieren eines Öllochs 1 oder dergleichen, beginnend von einer Oberfläche S, die von einer Wasserschicht H bedeckt ist. Eine bevorzugte Ausführung ist die off-shore-Bohrung von einem Arbeitsgestell 2, wie mit den strichpunktierten Linien gezeigt, das aus einer schwimmenden oder festen Plattform irgendeines Typs bestehen kann.
• Die Bohrphase eines solchen Bohrlochs 1 beinhaltet, wenn ein allgemein äußeres Gehäuse genanntes erstes Gehäuse 3 angeordnet wurde, ein inneres Gehäuse 4, das mit dem obigen und/oder dem Bohrloch einen ringförmigen Spalt oder Annulus 5 begrenzt, der zu zementieren ist. Der Gegenstand der Erfindung zielt insbesondere dahin, eine Fernsteuerung dieses Zementiervorgangs von der Plattform 2 her zu ermöglichen.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum fernbedienten Auswerfen von Stopfen beinhaltet einen fernbedienten Auswerfkopf 6, der in dem inneren Gehäuse 4 von einem Montagegerät 7, das an der Gehäuseaufhängung 8 des inneren Gehäuses 4 angebracht ist, von dem äußeren Gehäuse 3 hängt. Das Montagegerät 7 besteht aus einem ringförmigen Teil, das durch bekannte Mittel an das Ende eines Bohrrohrs 9 angepaßt ist, das an seiner Plattform 2 angekoppelt ist, um an seinem von der Wasserschicht austretenden Abschnitt und innerhalb der Plattform 2 ein Auslösesystem für einen oder mehrere Pfeile zu tragen.
• Figur 2 zeigt eine Ausführung des Systems 10 mit einem Körper 11, der eine zylindrische Kammer 12 begrenzt, die zur Kopplung durch mehrere Anschlüsse mit wenigstens einem Druckfluidzufuhrkreis 13 ausgebildet ist. Ein solcher Kreis 13 kann, obwohl in Figur 2 nicht dargestellt, mit mehreren Kreisen zur Zufuhr verschiedener Flüssigkeiten verbunden sein, die allgemein zur Zementierung von Ölbohrungen verwendet werden und in der Technik bekannt sind.
• Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines Zementiervorgangs, der das Auswerfen zweier aufeinanderfolgender Stopfen beinhaltet, nämlich eines sogenannten unteren Stopfens und eines oberen Stopfens, enthält die Kammer 12 zwei Pfeile 14a und 14b, die jeweils als Auswerfpfeil des unteren Stopfens und als Auswerfpfeil des oberen Stopfens bezeichnet sind. Die Pfeile 14a, 14b sind in an sich bekannter Weise aufgebaut derart, daß sie einen Körper 15 mit verformbaren Umfangslippen 16 aufweisen, die radial vorgespannt sind, um mit der Kammer 12 zusammenzuwirken, um eine Umfangsdichtung zwischen der letzteren und dem Körper 15 einzurichten. Bevorzugt umfaßt jeder Pfeil 14 einen Aufschlagkopf 17 und einen hinteren Dichtpuffer 18.
• Die Pfeile 14a und 14b werden in der Kammer 12 axial stationär gehalten, während sie mittels rückziehbarer Stoppeinrichtungen lga und lgb voneinander getrennt sind, die von irgendeiner von Hand oder motorisch betätigten Bauart sein können.
• In dem dargestellten Beispiel, bei dem die Kammer 12 zwei Pfeile enthält, sind drei Anschlüsse 20, 21, 22 zur Verbindung mit dem Kreis 13 mittels dreier Hähne 23, 24 und 25 vorgesehen. Der Anschluß 20 öffnet sich in die Kammer 12 unter dem Pfeil 14a, der Anschluß 21 zwischen dem letzteren und dem Pfeil 14b und der Anschluß 22 über dem letzteren.
• Für den Schlammzirkulierbetrieb sind die Hähne 24 und 25 geschlossen und der Hahn 23 ist offen, damit Schlämme oder ähnliches in dem Ölbohrloch durch den Anschluß 20 eingeführt werden können.
• Natürlich könnten diese Zementier- oder Bohrtechniken ein System 10 mit einer anderen Anzahl von Pfeilen enthalten, z.B. einen oder drei. In letzterem Fall würde die Kammer 12 vier Verbindungsanschlüsse mit dem Kreis 13 enthalten.
• Figuren 3 und 4 zeigen den fernbedienten Auswerfkopf, allgemein mit der Nummer 6 bezeichnet, in näher detaillierter Weise. Dieser Kopf umfaßt ein Auswerfrohr 30, das an dem Montagegerät 7 nach unten abstehend befestigt ist, wobei er koaxial zu dem Bohrrohr 9 in dem inneren Gehäuse 4 angeordnet ist. Die Länge des Auswerfrohrs 30 beträgt ein Mehrfaches der Elementenlänge der Pfeile, die gegebenenfalls zueinander unterschiedliche Längen aufweisen können.
• Das Auswerfrohr 30 trägt an seinem unteren Endteil einen nach unten offenen bevorzugt zylindrischen Korb 31, dessen Durchmesser kleiner als der Querschnitt des inneren Gehäuses 4 ist.
• Der Korb 31 kann mit dem Gehäuse 4 permanent gekoppelt sein, insbesondere mittels Löchern 32, die an verschiedenen Höhen in dem Korb vorgesehen sind.
• Der Korb 31, der koaxial zu dem Gehäuse 4 angeordnet ist, ist so ausgebildet, daß er Stopfen 33, z.B. zwei Stopfen, den unteren Stopfen und den oberen Stopfen, hält, die in Kontakt übereinander gehalten sind, während sie durch radiale Spannung stationär gehalten werden. Die Stopfen 33 sind von einer in Oberflächenzementiertechniken verwendeten Bauart und umfassen allgemein einen Körper 34, der mit einer äußeren Beschichtung versehen ist, die federnd verformbare Umfangslippen 35 bildet. Die Stopfen werden durch die vorgespannten Lippen 35 in dem Korb axial gehalten.
• Die Stopfen 33 haben eine Standardbauart, d.h. sie sind mit denen identisch, die in entsprechenden Oberflächenzementiertechniken verwendet werden.
• Die Anzahl der Stopfen 33 bezieht sich auf die Anzahl der Pfeile 14, und die Axiallänge jedes Stopfens 33 ist in passender Beziehung mit der Länge der Pfeile gewählt. Bevorzugt haben die Stopfen 33 alle die gleiche Axiallänge, die gleich der Länge der Pfeile 14 ist.
• Natürlich sollte daran gedacht werden, daß das Beispiel nach Figur 3 den Betrieb eines Korbs 31 darstellt, der zum Halten eines unteren Stopfens 33a und eines oberen Stopfens 33b ausgelegt ist. Natürlich kann nach der zu entwickelnden Technik der Korb 31 so ausgebildet sein, daß er entweder einen einzelnen Stopfen 33 oder beispielsweise drei Stopfen 33 enthält.
• Insbesondere bei Betrieb eines Korbs 33, der zum Halten von wenigstens zwei Stopfen ausgebildet ist, wie in dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Beispiel, umfaßt der Auswerfkopf 6 eine fernbediente Auswerfvorrichtung 36, die teleskopisch innen im Auswerfrohr 30 angebracht ist. Die fernbediente Auswerfvorrichtung 36 umfaßt einen Kolben 37, der mit einem Pfeilpositionierungsansatz versehen ist und entgegengesetzt zum letzteren mittels einer Druckstange 38 absteht, deren Endteil mit dem oberen Stopfen 33b zusammenwirkt.
• Die fernbediente Auswerfvorrichtung 36 wird in dem Auswerfrohr 30 axial stationär in einer Wartestellung gehalten, und zwar durch eine Stoppeinrichtung eingeschränkter Festigkeit 40. Diese Einrichtung 40 kann aus Scherschrauben bestehen, die die Wand des Auswerfrohrs 30 durchsetzen, um mit der in dem Kolben 37 gebildeten Umfangsnut 41 zusammenzuwirken. Die Stellung der Einrichtung 40 ist so bestimmt, daß sie mit der maximalen rückziehbaren Stellung der Druckstange 38 zusammenpaßt, in der das Endteil 39 mit dem in axialem Kontakt mit dem Stopfen 33a angeordneten Stopfen 33b zusammenwirkt, der vollständig in dem Korb 31 zurückgezogen ist.
• Die Auswerfvorrichtung 36 ist so ausgebildet, wie aus der folgenden Erläuterung ersichtlich wird, um das aufeinanderfolgende Auswerfen der Stopfen 33a, 33b bezüglich des Korbs 31 zu steuern. Zu diesem Zweck sind zwei Stoppeinrichtungen eingeschränkter Festigkeit 40a und 40b an dem Auswerfrohr vorgesehen, um die Funktion auszuüben, die Stange 38 in einer Anfangsbetriebsstellung, wie in Figur 3 gezeigt, und in einer Zwischenstellung stationär zu halten. Wenn der Korb 31 zum Halten von drei Stopfen 33 ausgebildet ist, ist eine dritte Stufe der Stoppeinrichtung eingeschränkter Festigkeit 40 an dem Rohr 30 vorgesehen. In allen Fällen umfaßt das Endteil 30&sub1; des Rohrs 30 einen Innenrand 42, der einen Anschlag für das Laufende des Kolbens 37 bildet.
• Der axiale Abstand zwischen zwei Stoppeinrichtungsstufen 40 und/oder dem Ring 42 ist in Relation zu der Axiallänge der Stopfen 33 eingerichtet. Im vorliegenden Fall ist diese Länge gleich der Länge der Stopfen 33, die wiederum gleich der der Pfeile 14 ist.
• In dem Auswerfrohr 30 sind kurz über der oberen Stellung des Kolbens 37 Passagen 43 ausgebildet. Die Passagen 43 sind so ausgebildet, daß von der Oberfläche gepumpte Fluide zu der Innenseite des Gehäuses 4 gelangen können, indem sie durch den ringförmigen Spalt oder den Annulus zwischen dem inneren Gehäuse 4 und der Außenseite des Korbs 31 treten.
• Die Passagen 43 sind an der Basis einer Bohrung oder Kammer 45 mit einer sorgfältig bearbeiteten Wand ausgebildet, die in dem Oberteil des Auswerfrohrs 30 gebildet und derart konstruiert sind, daß sie mit den Dichtungen oder Puffern 18 der Pfeile 14 eine Dichtung bilden. Der Durchmesser der Bohrung 45 ist ein wenig kleiner als alle Durchmesser, die ausgehend von System 10 aus vorkommen können, so daß die Puffer 18 nur in der Bohrung 15 richtig vorgespannt sind, wo sie in der perfekten Form ankommen. Die Axiallänge der Bohrung 45 ist wenigstens gleich der des Pfeils 14.
• Ferner sind in dem Auswerfrohr 30 zwischen der Basis des letzteren und den Passagen 43 Druckausgleichslöcher 46 gebildet, derart, daß kein Druck auf die Auswerfvorrichtung 36 ausgeübt wird, außer demjenigen, der durch den Druck der Pfeile 14a und 14b verursacht ist, wie nachfolgend erläutert.
• Ferner sind für den gleichen Zweck in dem Ring 42 axiale Druckausgleichsnuten 47 vorgesehen.
• Bei Verwendung von zwei Stopfen 33 ist das Zusammenwirken zwischen dem Endabschnitt 39 der Druckstange 38 und dem oberen Stopfen 33b mittels eines selbstentriegelnden Sperrelements 50 (Figur 5) gesichert. Ein solches Element 50 umfaßt eine Auslösestange 51, die in der Druckstange 38 gleitend angeordnet ist. Diese Auslösestange 51 wird in stabiler Position stationär gehalten und umfaßt ein Kopfende 52, das in den Endabschnitt 39 eingreift, um die radiale Ausdehnung von federnd rückziehbaren Sperrfingern 53 zu steuern, die in dem Endabschnitt 39 aufgenommen sind, die eine Anpassungsnase in dem komplementären Gehäuse 54 bilden, das auf der Oberseite des oberen Stopfens 33b gebildet ist. In der radial ausgefahrenen Stellung greifen die Finger 53 in eine Paßnut in dem Gehäuse 54 ein.
• Die Auslösestange 51 wird in stabiler Stellung stationär gehalten, entweder einfach durch Schwerkraft oder mittels eines Stifts 55, der das Auswerfrohr 30 durchsetzt, wie in Fig. 5 zu sehen. Der Stift 55 ist ein Scherstift und hat eine geringere mechanische Festigkeit als die Stoppeinrichtung 40b. Bevorzugt umfaßt die Auslösestange 51 einen Kopf 56 mit zwei Stiften 57, die axial Führungslanglöcher 58 durchsetzen, die in der Druckstange 38 gebildet sind. Die Stifte 57 stehen von der Druckstange 38 nach außen vor, so daß sie mit dem Stützrand 42 zusammenwirken können, wie nachfolgend erläutert.
• Zum Zweck eines Zementiervorgangs wird die oben beschriebene fernbediente Auswerfvorrichtung wie folgt betätigt.
• Wenn der untere Stopfen 33a auszuwerfen ist, ausgehend von den in Fig. 3 dargestellten Zuständen, wird der Hahn 23 geschlossen und der Hahn 24 geöffnet, so daß der Kreis 13 Druckfluid in denjenigen Abschnitt der Kammer 12 zuführt, der durch die Pfeile 14a und 14b begrenzt ist. Ein solches Fluid kann ein Zementgemisch jeder bekannten Zusammensetzung sein.
• Die rückziehbare Stoppvorrichtung 19a wird zurückgezogen, um den Pfeil 14a auszulösen, der in dem Bohrrohr 9 durch den FIuiddruck vorgetrieben wird, der seine Fortbewegung sichert. Der Pfeil 14a wird dann geführt, so daß er die innere Kammer 45 ergreift, wo die Dichtung mit dem hinteren Puffer 18 eingerichtet ist.
• Der Pfeil 14a wird mit dem Kolben 37 in Kontakt gebracht, um den Betrieb der Auswerfvorrichtung 36 zu triggern. Aus dieser Stellung, wie in Figur 6 gezeigt, blockiert der Dichtpuffer 18, der seine Funktion mit der Kammer 45 ausübt, die Zirkulation des Fluids durch die Löcher 43, was einen Druckanstieg stromauf des Pfeils erzeugt. Der Fluiddruck in dem Bohrrohr 9 steigt dann an, bis er den Triggerschwellenwert der Stoppeinrichtung eingeschränkter Festigkeit 40a erreicht.
• Wenn das Triggern der Einrichtung 40a bewirkt ist, drückt der Pfeil 14a unter Wirkung des stromauf in dem Bohrrohr entwikkelten Drucks auf die Auswerfvorrichtung 36. Die Stange 38 drückt auf den oberen Stopfen 33b, der den Stopfen 33a aus dem Korb 31 herausdrückt. Das Heraustreiben des unteren Stopfens 33a, wie in Fig. 7 gezeigt, findet statt, wenn die Auswerfvorrichtung 36 die stabile Zwischenstellung erreicht, die durch die von der Struktur vorgesehene Stoppeinrichtung 40b bewirkt ist und eine höhere Festigkeit als die Stoppeinrichtung 40a entgegensetzt, um während der Oberflächendrucksteuerung eine Differenzierung zu ermöglichen. In dieser Stellung befinden sich die Stifte 57 nahe dem Rand 42.
• Wie in Figur 7 zu sehen, löst das Heraustreiben des unteren Stopfens 33b aus dem Korb 31 die auf die Umfangslippen 35 wirkende Vorspannung, die sich ausstrecken, um mit der Innenwand des Gehäuses 4 zusamenzuwirken. In dieser Stellung gibt der Pfeil 14a die Überführungspassagen an der Basis der Kammer 45 frei, so daß das Druckfluid das innere Gehäuse 4 füllt und das Auswerfen und den Vortrieb des unteren Stopfens 33a sichert, der die Innenfläche des Gehäuses 4 auszuschaben und zu reinigen hat, und um jede Mischung der Fluide zu verhindern.
• Am Ende des Laufs innerhalb des Gehäuses 4 sichert der untere Stopfen 33a einen dichten Verschluß, so daß der Fluiddruck in dem Gehäuse 4 steigt, bis er eine Perforation des Deckels 60 verursacht, der den Stopfen 33a abdichtet, wie es in der Technik bekannt ist.
• Wenn die gewünschte Menge von Zementierfluid gepumpt ist, schließt die Bedienungsperson den Hahn 24 und öffnet den Hahn 25, nachdem er die rückziehbare Anschlagvorrichtung 19b gelöst hat. In den Kreis 13 wird ein Vortriebsfluid ausgegeben, um den Pfeil 14b voranzutreiben, dessen obere Lippen 16 eine Reinigung der Kammer 12 und des Bohrrohrs 9 sichern. Der Pfeil 14b tritt dann in die Kammer 45 ein, um den Pfeil 14a zu berühren, der das zweitemal den Betrieb der Auswerfvorrichtung 36 zu triggern hat. Der Vortriebsfluiddruck steigt, bis er den Bruch des Stoppmittels 40b der zweiten Stufe verursacht, um den axialen Gleitvorgang der Vorrichtung 36 freizugeben, wie in Figur 8 gezeigt. Die Druckstange 38 treibt den Stopfen 33b aus dem Korb 31, was bewirkt, daß sich die einzelnen Lippen nacheinander ausweiten, wie in Fig. 9 gezeigt.
• Zu Beginn dieser Axialbewegung stützen sich die Stifte 57 gegen den Rand 42 ab. Der axiale Gleitvorgang der Stange 38 bewirkt den Bruch des Stifts 55 und wird ohne Lösestange betätigt, die sie begleitend in Axialstellung gehalten wird. Die Axialbewegung der Druckstange 38 bewirkt demzufolge den relativen Rückzug des Kopfendes 52, so daß sich die Finger 53 federnd zurückziehen, um das Kopfende 39 von dem Gehäuse 54 automatisch zu entriegeln.
• Am Ende des Auswerfens gibt der Pfeil 14b die Passagen 43 der Kammer 45 frei, so daß das Fluid, das von dem Bohrrohr und dem Auswerfrohr 30 zu dem inneren Gehäuse 4 überführt ist, entlang dem von dem inneren Gehäuse 4 ausgeworfenen oberen Stopfen 33b fließt.
• Wie aus Obigem ersichtlich, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerung des Auswerfens eines Stopfens, der sich in einer Wartestellung am Eingang des Bohrlochs befindet, und zwar fern von einem Arbeitsgestell, von dem aus das Pfeilauslösesystem arbeitet. Dieses Auswerfen wird für jeden Stopfen in präziser Weise durchgeführt, und zwar aufgrund der Steuerbarkeit eines wirkungsvollen Auswerfens durch Nutzung der Druckspitze, die den aufeinanderfolgenden Brüchen der Stoppmittel 40a und 40b entspricht.
• Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ergibt sich aus der einfachen Herstellung und Montage, die sich aus der anfänglichen Montage unter Vorspannung der Stopfen 33 in dem Korb 31 ergibt, deren Durchmesser kleiner als der des Gehäuses 4 ist. Dies ermöglicht die Beseitigung von Reibung, die in herkömmlichen Anordnungen auf die Lippen wirkt.
• Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die verwendeten Stopfen die gleiche Konstruktion wie diejenigen haben, die bei Oberflächenzementiertechniken verwendet werden, z.B. EP-A-377 255.
• Ein zusätzlicher Vorteil beruht auf der Tatsache, daß die Pfeile 14 in dem Auswerfrohr 30 verbleiben und anschließend zur erneuten Verwendung wieder geborgen werden können.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum fernbedienten Auswerfen von Stopfen (33) zum Zementieren von Untersee-Bohrschächten (1) welche, beginnend vom Boden umfaßt ein erstes Gehäuse (3) welches so weit in den Schacht abgesenkt ist, daß es aus dem Boden herausragt, eine Gehäuseaufhängung (8), die an dem ersten Gehäuse angebracht ist , ein inneres Gehäuse (4), weiches von der Aufhängung hängt, ein ringförmiges Montagegerät (7), welches auf die Aufhängung montiert ist, ein Bohrrohr (9), welches sich vom Montagegerät so weit nach oben erstreckt, daß es aus dem Wasser herausragt, und weiches an einer Arbeitsstruktur oder einem Arbeitsgestell (2) befestigt ist, ein Auswerfsystem (10), welches auf das Bohrrohr montiert ist und wenigstens einen Auswerfer oder Pfeil (14) enthält, der axial durch eine zurückziehbare Stoppeinrichtung (19) gehalten wird, und wenigstens einen Stopfen (33), welcher innerhalb des inneren Gehäuses stationär festgehalten wird, während er auf seinen Stoß-Auswurf durch den Zementierkopf-Pfeil wartet, wobei sie einen innerhalb des inneren Gehäuses (4) vorgesehenen Fernbedienungs-Auswerfkopf (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt

ein Auswerfrohr (30), welches teilweise mit dem inneren Gehäuse in Verbindung steht und welches sich koaxial zum Bohrrohr vom Montagegerät aus nach unten erstreckt,

a einen am unteren Teil des Auswerfrohres befestigten Korb (31), dessen Querschnitt kleiner als der des inneren Gehäuses ist, der am unteren Ende offen ist und wenigstens einen mit Umfangslippen (35) versehenen Stopfen (33) enthält, der innerhalb des Korbes durch seine radial vorgespannten Lippen in axialer Richtung stationär gehalten wird,

eine Auswerfeinrichtung (36), welche innerhalb des Auswerfrohres verschiebbar ist und eine axiale Druckstange (38), die mit dem Stopfen zusammenwirkt, sowie einen mit der Stange integrierten Kolben (37) umfaßt, der im Rohr durch eine Stoppeinrichtung eingeschränkter Festigkeit (40) axial stationär gehalten wird und für eine Axialbewegung ausgelegt ist, die durch eine Druckwirkung verursacht wird, welche infolge der Ankunft des von dem Auslösesystem kommenden Pfeiles im Bereich der sich verschiebenden Auswerfeinrichtung innerhalb des Rohres über einen begrenzten Axialweg ausgeübt wird, so daß ein Ausstoßen des Stopfens aus dem Korb erfolgt.

2. Vorrichtung nach AnsPruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

- das Pfeilauslösesystem (10) wenigstens zwei Pfeile (14a, 14b) umfaßt,

- der Korb (31) wenigstens einen unteren Stopfen (33a) und einen oberen Stopfen (33b) enthält, die stationär in gegenseitigem Kontakt gehalten werden und übereinander angeordnet sind,

- die Auswerfeinrichtung (36):

- über ein selbstentriegelndes Verbindungssystem (39) mit dem oberen Stopfen verbunden ist,

- mit wenigstens zwei Stufen (40a, 40b) von Stoppeinrichtungen eingeschränkter Festigkeit zusammenwirkt,

- das Auswerfrohr (30) Durchtrittsöffnungen (43) aufweist, die direkt oberhalb der ersten Stufe liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoppeinrichtungsstufen (40) eingeschränkter Festigkeit voneinander einen axialen Abstand haben, welcher gleich der jeweiligen Länge der Stopfen (33) ist, die ihrerseits auf die Länge der Pfeile (14) abgestimmt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoppeinrichtungen in jeder der aufeinanderfolgenden Stufen eine Festigkeit haben, die vom oberen Ende des Auswerfrohres zu seinem unteren Ende hin zunimmt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stoppeinrichtungsstufe mit einem axialen Abstand vom oberen Ende des Auswerfrohres angeordnet ist, welcher wenigstens gleich einer Pfeillänge ist.

6. Vorrichtung nach AnsPruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswerfrohr zwischen dem oberen Ende und den Durchtrittsöffnungen (43) eine Axialbohrung aufweist,